Introdução

No primeiro semestre de 2021 o LEMA conseguiu adquirir uma máquina de corte e gravação a laser. Tal máquina permite trabalhar de maneira muito prática, eficiente e precisa com diversos materiais como MDF, EVA, papel e acrílico.

No segundo semestre do mesmo ano, conseguimos adquirir uma impressora 3D. Usamos o plástico PLA para dar forma aos mais variados tipos de objetos, com geometrias complexas.

O uso dessas máquinas dará qualidade profissional aos projetos dos alunos das disciplinas de Laboratório I e II.

Máquina de corte à Laser

O corte a laser CNC funciona através da utilização de um laser de alta potência para cortar um material (como aço, alumínio, madeira, entre outros) com precisão. O laser é controlado por um computador através de um software de controle CNC (Computer Numeric Control), que envia instruções precisas para a máquina sobre onde e como cortar o material. A máquina move o laser sobre a superfície do material, derretendo-o e vaporizando-o, resultando em um corte preciso e limpo. Este processo é altamente automatizado e pode ser programado para produzir uma variedade de peças em série rapidamente e com alta precisão.

Essa máquina é operada enviando arquivos vetoriais que definirão o caminho que o laser irá percorrer e qual potência será utilizada durante esse caminho. Ajustando a potência do laser é possível escolher entre cortar o material ou apenas fazer gravações litográficas no mesmo.

Imagens vetoriais

Quando você pesquisa uma imagem na internet, geralmente o resultado vem no formato JPEG^[1], PNG^[2] ou GIF^[3]. Todos esses formatos são chamados de bitmap, pois a informação contida no arquivo descreve cada pixel da imagem. A máquina de corte não entende esse formato.

O formato aceito pelo software que controla a máquina é única e exclusivamente o formato SVG^[4]. Esse tipo de arquivo não descreve pixels na imagem, mas as linhas, polígonos, arcos e elipses que o compõem. Desse modo, o software lê essa informação e traduz no movimento do laser sobre a peça a ser feita.

Se você quiser utilizar uma imagem em formato bitmap, terá que utilizar um processo chamado vetorização/rasterização: um programa lê sua imagem em pixels, tenta mapear as linhas (geralmente fronteiras entre regiões de diferentes cores) e converte em um arquivo vetorial.

Corte e gravação

A máquina permite modular a potência do laser e a velocidade com a qual a ferramenta de corte se move. Esse ajuste pode ser feito nas camadas do arquivo SVG: cada camada permite um ajuste próprio de velocidade e potência, conforme a imagem a seguir.

Para facilitar a visualização e organização, adotamos a seguinte convenção:

• Todos os objetos devem ter o preenchimento vazio/transparente.
• Vermelho  indica onde a máquina deve cortar.
• Azul indica onde a máquina irá gravar.

Essa convenção auxilia na hora de trabalhar com os arquivos que vocês enviam.
Para criar os projetos, você pode usar qualquer editor de imagens vetoriais que exporte para o formato SVG. Recomendamos o Inkscape, que pode ser usado em qualquer sistema operacional.

É possível também utilizar o Geogebra para criar desenhos e exportá-los como SVG, porém não é recomendado. O Geogebra exporta todos os elementos visuais, incluindo rótulos e pontos e elementos invisíveis. O arquivo gerado pelo Geogebra deve ser editado no Inkscape para remover os elementos indesejados.

Editores de arquivos vetoriais

• Geogebra: online ou download. Use a opção exportar como SVG.
• Inkscape: link para download.
• Method Draw: uso online.

Geradores automáticos

Existem na internet geradores automáticos para caixas, formas geométricas, engrenagens e tudo mais.

• Boxes.py: gera todo tipo de caixa, desde as simples até umas com dobradiças.
• MakerCase: gera caixas, é mais simples que o Boxes.py
• Templatemaker: cria caixas e envelopes dos mais diversos tipos
• Involute Spur Gear: gera engrenagens
• Gear Designer: gera engrenagens
• Jigsaw Puzzle: gera um quebra-cabeças
• Laser-Cut Mazes: gera um labirinto tanto em 2D quanto 3D
• Maze Generator: gera labirintos

Materiais Disponíveis

• EVA 2mm em diversas cores
• Papel paraná 2mm
• MDF 3mm (por questões de orçamento, disponibilizamos 1 placa de 570x380mm por aluno)
• MDF 6mm (peças irregulares)

Exemplos de construções

O baú e as engrenagens acima foram criados utilizando geradores online. O peão do jogo foi criado de maneira autoral.

Vetorização/Rasterização

Insira no InkScape o desenho em formato bitmap que você deseja vetorizar, selecione o menu Caminho > Traçar bitmap. Você pode utilizar os diversos modos para ver qual resultado fica melhor.

---

Impressora 3D

A impressão 3D funciona através da adição sucessiva de camadas de material (geralmente plástico, resina ou metal) para criar um objeto tridimensional. Um modelo 3D é criado no computador e enviado para a impressora 3D, que então constrói o objeto físico camada por camada, baseado na informação do modelo digital. Existem vários tipos de tecnologias de impressão 3D, como Fused Filament Fabrication (FFF), Stereolithography (SLA) e Selective Laser Sintering (SLS).

As impressoras 3D geralmente aceitam arquivos em formatos STL ou OBJ, que são formatos de arquivo comuns para modelos 3D prontos para impressão. O formato STL é o formato mais amplamente utilizado para impressão 3D, pois é simples e direto, representando o modelo 3D como uma série de triângulos.

Existem muitos softwares que podem ser usados para criar objetos 3D, alguns dos mais populares incluem:

• Autodesk AutoCAD: um software de design e modelagem 3D amplamente utilizado em muitos setores, incluindo arquitetura, engenharia e manufatura.
• Blender: um software de código aberto para modelagem, animação e renderização 3D.
• Fusion 360: um software de design 3D de alta qualidade com ferramentas para modelagem mecânica, simulador de CAE/CAD e gerenciamento de projetos.
• SolidWorks: um software de design mecânico de alta precisão com ferramentas para criação de protótipos virtuais e simulações.
• Tinkercad: uma plataforma de modelagem 3D online intuitiva e fácil de usar para iniciantes.

Estes são apenas alguns exemplos, existem muitos outros softwares disponíveis, alguns gratuitos e outros pagos, dependendo das suas necessidades específicas de modelagem 3D.

Modelos prontos

Podemos encontrar diversos modelos 3D gratuitos nos seguintes sites:

• Thingiverse

Exemplos de construções

A peça de xadrez e a garrafa de Klein foram modelos prontos. O cuboctaedro com ligações magnéticas foi uma produção própria.

Criando e enviando projetos

Cada projeto consiste de duas partes: um item físico manipulável e um “manual de instruções”, uma orientação de como utilizar esse material, que será impressa e guardada junto com esse material.
Para criar o item físico, você deve me enviar os arquivos SVG e STL para criarmos nas respectivas máquinas. Quando tiver todos os arquivos prontos, envie um e-mail para lema.bnu@contato.ufsc.br com os arquivos do seu projeto em anexo, e o assunto “Projeto Laboratório <I ou II> <Seu Nome Completo>”

Durante a etapa de elaboração, eu consigo deixar pronto o link para o post do seu projeto no no site do LEMA. Após a conclusão do projeto, são incluídas fotos, arquivos e o manual de utilização no post do site do LEMA, para que o projeto possa ser replicado por outros laboratórios maker.

Para que o link do projeto esteja acessível para quem tiver as orientações impressas, é necessário incluir no material o QRCode que aponta para o site do LEMA.

QR Codes

Utilize o site QRCode Monkey para gerar o QR Code.

Configurações de corte

Material	Função	Potência	Velocidade
EVA	Gravação	10	25
EVA	Corte	30	30
MDF 3mm	Gravação	50	50
MDF 3mm	Corte	100	12
MDF 6mm	Gravação	50	50
MDF 6mm	Corte	100	3
Papel Paraná	Gravação	50	50
Papel Paraná	Corte	75	20
Papel Cartão	Gravação	20	45
Papel Cartão	Corte	50	60

 

---